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中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.subsp sinensis)是优良的多用途树种,同时具有较强的耐旱(抗旱)能力;中国沙棘又是典型的克隆植物,克隆繁殖能力(俗称“串根萌蘖”)极强,拥有“独木成林”的潜力;因此在“三北”干旱、半干旱地区广泛用于人工造林。然而,中国沙棘人工林近年来出现了大片早衰或死亡的现象,其中最主要的原因是干旱胁迫。一方面,干旱胁迫源于降水稀少;另一方面,在确定初植密度时忽视了沙棘的克隆习性,造林后克隆繁殖会使种群密度和生产力超过“土壤水分植被承载力”,造成土壤干化或土壤干层,最终威胁种群的稳定性或持久性。针对这一问题,在毛乌素沙地布设初植密度分别为2500株/hm2、4444株/hm2、100002株/hm、40000株/hm2的田间试验,在考虑中国沙棘克隆习性的前提下,分析初植密度对土壤含水率的影响状况,研究初植密度对母株存活、植株生长、克隆繁殖及种群稳定性的影响规律,并从生物量投资与分配格局调节角度探讨初植密度作用规律的生态学机制。(1)土壤含水率随着初植密度的增大而下降,初植密度过大将导致土壤水分亏缺,土壤水分亏缺反过来影响母株存活、种群生长、克隆繁殖及种群稳定性。利于中持的适宜初植密度为44442株/hm~100002国沙棘生长、繁殖及稳定性维株/hm,相应的土壤含水率为9.0%~15.0%。当初植密度达到400002株/hm时土壤含水率降至6%,母株存活、种群生长、克隆繁殖受到明显抑制,种群稳定性下降。(2)母株存活率随着初植密度的增大先升后降,适宜母株存活的最佳初植密度为4444株/hm2;树高生长量随着初植密度的增大具有上升趋势,但不同初植密度之间差异不显著;地径及冠幅生长量与初植密度呈极显著负相关,即随着初植密度的增大而下降。当初植密度大于10000株/hm2时,树冠和地径生长受到明显抑制。究其原因,初植密度通过改变生长量增长率、速生期等参数调控生长过程。(3)克隆器官分枝强度、延伸能力及克隆繁殖能力(子株数量)与初植密度呈现二次抛物线关系,即这些克隆参数随着初植密度的增大先升后降。而且,克隆器官分枝强度、延伸能力、克隆繁殖能力之间具有协同效应,即存在彼长此长的现象。克隆器官分枝强度、延伸能力及克隆繁殖能力达到最大时,初植密度在15000株/hm2~20000株/hm2之间。(4)上述事实说明,利于种群生长、克隆繁殖的最适初植密度并不相同。在初植密度一定的情况下,种群通过生物量投资与分配格局调节在生长与繁殖之间做出权衡。其中,地上生物量分配随着初植密度的增大而下降,地径、冠幅生长量随之减小,这样有利于种群稳定性或持久性的维持;地下生物量分配随着初植密度的增大而上升,这样利于种群在初植密度较大的情况下获取更多的地下资源。但在地下生物量的再分配中,水平根的生物量分配随着初植密度的增大先升后降,故克隆繁殖能力在中等初植密度(15000株/hm2~20000株/hm2)时达到最大值。(5)生物量投资与分配调节不仅影响种群的生长与繁殖行为,其结果最终影响种群的稳定性或持久性。在初植密度4444株/hm2、100002株/hm时,个体生长级分布接近正态分布;随着密度的增大或减小,个体生长级分布逐步向两侧偏斜。同时,随着初植密度的增大,个体逐步向“细而高”的形态过渡。(6)种群生物量投资与分配调节通过影响种群和个体行为,最终影响种群(林分)生产力和郁闭成林速度。研究结果表明:种群及其存活构件(干、枝、叶、垂直根)生物量随着初植密度的增大呈双曲变化即先上升后趋于极值,这个变化规律符合产量恒值法则;死亡构件(枯枝)生物量随着初植密度的增大呈直线上升,即种群自疏强度随着初植密度的增大而上升。尽管如此,随着初植密度的增大,郁闭成林的速度随之提高。